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       地基處理新技術 ——孔內深層超強夯法簡介

       地基處理（ground  treatment）是為了提高地基承載力，改善其變形性質或滲透性質而采取的人工處理地基的方法。

       孔內深層超強夯法的作用機理：

     “孔內深層超強夯法”是由“孔內深層強夯法”技術演變而來，且“青出于藍而勝于藍”，有著孔內深層強夯法技術無法比擬的優越性。

     孔內深層超強夯法技術是在綜合了重錘夯實、強力夯實、鉆孔灌注樁、鋼筋混凝土預制樁、灰土樁、碎石樁等地基處理技術的基礎上，吸收其長處，拋棄其缺陷，集高動能、超壓強、強擠密各效應于一體，適用于建（構）筑物、鐵路、公路、機場、港口等工程軟弱土層的地基處理，并可用于無機無毒固體垃圾的消納處理。

      孔內深層超強夯法技術是通過特種重錘沖擊成孔、機械（大直徑鉆機、旋挖鉆機、機械洛陽鏟等）引孔或沖孔與引孔相配合施工至預定深度，形成樁體填料的通道，然后采用特種重錘自下而上分層填料強夯或邊填料邊強夯，形成高承載力的密實樁體和強力擠密的樁間土共同組成具有較高承載力的復合地基。

孔內深層強夯法根據設計、施工選取的設備機具不同，樁徑大小不同，社會上通俗的將孔內深層強夯法分為孔內深層強夯法成樁（樁徑在400-800mm之間）和孔內深層超強夯法成樁（樁徑在800-3000mm之間）。 

孔內深層超強夯法技術與其它技術相比，具有十大特征：

       1、適用范圍廣泛：

      適用于處理素填土、雜填土、砂土、粉土、粘性土、濕陷性黃土、

      淤泥質土及古井、古墓、采空區、防空洞、水下等疑難地基的施工。

      2、地基處理后承載力高，整體剛度均勻，沉降變形小：

  根據本技術多年的實踐經驗和檢測數據，其復合地基承載力特征值限定在600kPa以內。但在工程實際實驗中取得的數值還更大些，如：灰土樁承載力特征值為3000kPa（s=2.57mm），復合地基承載力特征值為1500k（s=8.57mm）；素土樁承載力特征值為750 kPa（s=6.27mm）。 

       3、樁體可根據不同土層土質，呈串珠狀、擴大頭和托盤狀：

     樁體夯后直徑的大小，它不但與設計動能有關，而且與地基土的構造有關。在動能及填料相同時，其直徑隨天然地基土層的軟硬變化而變化。天然地基強度越低則樁徑越大，使樁型形成一個不等徑的串珠狀，使樁體與樁間土如犬齒般的緊密咬合，增大了樁身與樁間土的摩阻力，從而達到地基處理剛度均勻的目的。而其填料的夯擊能量和土層結構也是相互關聯的，根據工程需要可人為控制、調整夯擊能量以達到串珠狀、擴大頭狀及托盤狀的目的。夯后的最大樁徑可達到成孔直徑的2.5～4.0倍。

       4、處理深度“深”：

      目前由于孔內深層超強夯法施工設備采用了全自動遙控脫掛鉤裝置，處理深度已經不受機械設備的影響，現在已有工程實例已達到40m，對于更深的處理深度也不在話下。 

      孔內深層超強夯法樁施工遙控全自動脫掛鉤技術原理：

      為了消除人工拉繩使重錘脫鉤、人工掛鉤這一既笨重又不安全的隱患，現已開發出一種操作便捷、安全可靠、成本相對較低的遙控全自動脫掛鉤新技術。上圖為遙控全自動脫掛鉤裝置圖。

    為了使遙控器操作的重錘能夠實現自動脫掛鉤，該裝置主要由配重、油缸、彈簧和四連桿組成，其特點是雙伸型油缸兩腔和一個兩位電磁閥通過油管構成的閉合的油路，兩位電磁閥由遙控接收器接通電源換位，配重壓在四連桿上方，彈簧一端固定在四連桿下方，另一端固定于油缸外壁上，四連桿上部沿油缸軸線上下移動，下部固定在油缸的活塞桿上。

     閉合的油路中，當電磁閥處于接通位置時，油缸的上下兩腔相接通，液壓油可從一腔自由流到另一腔。當電磁閥處于切斷位置時，上下腔間的油路被切斷，上下腔互不相通。當上下腔間油路接通時，活塞桿可以在外力作用下，移動或伸長或收縮；當上下腔間油路被切斷時，即使有外力，活塞桿也保持原有的伸長或收縮位置不變。

       活塞桿的位置決定四連桿的狀態：雙伸活塞桿下端伸長時，四連桿縱向伸長，橫向收縮；活塞桿下端收縮時，四連桿縱向收縮，橫向伸展。

使用時，該裝置插入重錘的內錐形掛桶內，通過裝置自重，四連桿將配重頂起，插入后在配重的重力作用下，四連桿橫向伸長，鉤住掛通，提起重錘。當提升重錘到預定高度后，遙控器操縱電磁閥接通油路，油路一旦接通，四連桿在重錘的強大重力作用下克服彈簧的拉力，使活塞桿下端伸長，四連桿隨之縱向伸長，橫向收縮，重錘隨即落下，彈簧將活塞桿復位，由此實現了遠距離遙控自動脫掛鉤。

     遠距離遙控全自動脫掛鉤裝置的優勢：①勞動強度降低，工人操作不用到孔口，安全性更有保障；②遙控操作，自動脫鉤落錘砸孔夯實；③單體功效提高，有效縮短工期；④夯擊動能加大，成孔成樁質量有保證；⑤自動脫鉤裝置結構簡單，可靠耐用。

       5、擠密范圍和樁徑大：

      單樁擠密范圍可達到2000mm以上，樁徑根據采用的不同設備和不同的地質條件可達到1800～2200mm或更大。

      6、具有高動能、超壓強、強擠密的機理：

     孔內深層超強夯法樁施工工藝的特點，就是施工時對周圍土體產生強力擠密作用。擠密的范圍一般為樁徑的2～2.5倍，目前施工設備采用的全自動遙控自動脫掛鉤橄欖狀錘重量達到10～15噸，提升高度從地面算起可達到15m或更高。由于孔內深層超強夯法樁錘形狀為拋物線尖錐橄欖狀，夯擊時單位面積夯擊能量要比同類型平底的強夯錘要優越得多。施工時由深及淺在孔內分層填料、分層夯擊或邊填邊夯，對下層填料是深層動力夯、砸、壓密，對上層新填料是動力夯、砸、劈裂和強制側向擠壓。通過樁錘的動力夯擊，在錘側面上產生極大的動態被動土壓力，錘推土迫使填料向周邊強制擠出，在壓實樁體填料的同時樁間土也被強力擠密加固。

      7、具有動力固結和化學凝固的機理：

     填入孔內的材料，在高動能、超壓強的夯錘作用下，對材料顆粒瞬間進行了劈裂、壓實及二次排列組合、固結；具有活性的膠結材料在夯擊能量釋放過程中則進行了化學凝固，而且隨著時間的推移，強度愈高。

     8、用料廣泛，可降低工程造價：

   孔內深層超強夯工法處理地基的用料可就地取材，十分廣泛，根據工程類別、場地條件、周邊環境和上部結構設計對地基處理的深度、承載力、沉降變形等要求，樁體材料可就地取材、比選確定。可采用素土、砂土、碎石、水泥土、建筑固體垃圾、工業廢料、灰土、混凝土以及其他的非腐蝕性混合物、對地下水無污染的材料作為樁體填料。根據樁體填料類別可分為：素土樁、灰土樁、水泥土樁、碎石混土樁、混凝土樁、碴土樁、生石灰樁、粉煤灰樁、三合土樁等。

    由于該工法夯擊能大，凡是能填入孔內的材料，在高動能、超壓強的夯錘劈、砸、擠、壓作用下，均能達到設計目的。其粒徑的限量是根據一般設備動能壓強所定，在特殊條件下，只要孔徑能放入所需的粒徑，超壓強動能錘可將其在孔內予以粉碎、砸入孔底、擠入樁周。配比的限定是根據工藝設備和成樁的技術特征而定，對活性材料是以裝載機斗容積進行配合攪拌。只要按其配比，裝載機幾次翻滾攪拌和異形夯錘高動能的壓強擠擴即可將材料粉碎攪拌均勻。所以，對填料粒徑、拌合方式沒有嚴格的限制，一般能放入孔內即可，裝載機攪拌就行。

       9、施工效率高：

       目前施工機械化、自動化程度高，施工速度特別快。孔內深層超強夯法成樁每臺設備每天可完成300多延米的工程量。

      10、綠色環保：

     孔內深層超強夯法處理各類軟弱地基時，以動力固結為手段，采用無機材料，如無機無毒的固體土、砂、石料、碎磚瓦、工業廢料以及它們的混合物等為填料，不僅能變廢為寶，還達到了節約鋼材、水泥，降低工程成本，節約耕地、保護生態環境，具有綠色工程技術效應的特征。除了適用上述各種地質的應用范圍外，對沙漠、垃圾場以及工業廢料堆場的處理也有明顯的效果。

     孔內深層超強夯法是用旋挖鉆機取土成孔或液壓履帶式打樁機提升重錘自由放下沖擊成孔，然后向孔內回填一定量樁體材料，再用自由下落的重錘對填充的樁體材料反復夯實達到密實度要求，連續回填樁體材料并分層夯實直至地面標高，樁體形成。

     根據樁體填料不同，樁型可分為：素土樁、灰土樁、水泥土樁、碴土樁、碎石樁、三合土樁等，樁體壓實系數0.97～1.00，樁間土擠密系數0.93～0.97；復合地基承載力范圍，素土樁200～250kPa；2:8灰土250～300kPa；3:7灰土300～350kPa；渣土樁、三合土樁300～450kPa；水泥土樁、碎石樁500～700kPa。

    一般成孔孔徑為1200~1500mm，夯擴成樁直徑為1800~2500mm，成孔深度可達25米左右。與DDC的主要不同之處在于，DDC的重錘一般在1.2T～3.5T，而SDDC的重錘則在10T~15 T；其次提升高度也不同，因此成樁直徑和樁間距也有較大區別。     

      該工法多適用于濕陷性黃土，雜填土，各類軟弱土，垃圾回填區和高填方區等，能夠有效消除原地基土濕陷性、大幅度提高地基承載力，對各類地基處理適應性強，施工周期短。